操作系统知识点整理

第一章操作系统引论

操作系统功能：

1. 资源管理：协调、管理计算机的软、硬件资源，提高其利用率。

2. 用户角度：为用户提供使用计算机的环境和服务。

操作系统特征：1.并发性：指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。

2.共享性：资源可供内存中多个并发执行的进程(线程)共同使用

3.虚拟性：是指通过某种技术把一个物理实体变为若干个逻辑上的对应物

在操作系统中，虚拟的实现主要是通过分时使用的方法。

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4.异步性：进程是以人们不可预知的速度向前推进，此即进程的异步性

客户/服务器模式的优点：

1.提高了系统的灵活性和可扩充性

2.提高了OS的可靠性

3.可运行于分布式系统中

微内核的基本功能：

进程管理、进程间通信、存储器管理、低级I/O功能。

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第二章进程

程序和进程区别：程序是静止的，进程是动态的，进程包括程序和程序处理的对象

程序顺序执行：顺序性，封闭性，可再现性

程序并发执行：间断性，无封闭性，可再现性

进程： 1.进程是可并发执行的程序的一次执行过程；

2.是系统进行资源分配和调度的一个独立的基本单位和实体；

3.是一个动态的概念。

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进程的特征： 1.动态性：

进程是程序的一次执行过程具有生命期；

它可以由系统创建并独立地执行，直至完成而被撤消

2.并发性；

3.独立性；

4.异步性；

进程的基本状态：

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1.执行状态；

2.就绪状态；

3.阻塞状态；

进程控制块PCB：记录和描述进程的动态特性，描述进程的执行情况和状态变化。

是进程存在的唯一标识。

进程运行状态： 1.系统态（核心态，管态）具有较高的访问权，可访问核心模块。

2.用户态（目态）限制访问权

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进程间的约束关系：

1.互斥关系

进程之间由于竞争使用共享资源而产生的相互约束的关系。

这种因共享资源而产生的制约关系称为进程的互斥。—间接相互制约关系

2.同步关系

并发执行进程之间通过在执行时序上的某种限制而达到相互合作的这种约束关系称为进程的同步—直接相互制约关系

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临界资源：凡是以互斥方式使用的共享资源都称为临界资源。临界资源具有一次只允许一个进程使用的属性。

临界区：每个进程互斥访问临界资源的那段代码称为临界区。

进程通信：直接通信：发送进程通过收、发原语直接将消息发送到接受进程的消息缓冲区。

间接通信:发送进程将消息发送到电子邮箱，接受进程再从中取出消息。

P操作（wait 原语）[P-≥]

：= - 1；

若≥ 0 进程继续执行。

：

若 < 0 进程阻塞

V操作（Signal原语）[V+>]

：= + 1；

若 > 0 进程继续执行。

若≤ 0 进程就绪

第三章调度与死锁

进程调度的方式：

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1.非抢占式（非剥夺式）：

进程一旦被调度，就一直占有CPU，直到完成或因发生某事件而被阻塞（I/O请求）。

2.抢占式（剥夺式）

进程未执行完，可由调度程序剥夺其CPU，另分配给别的进程。

抢占的原因有：优先级、时间片、短进程等

进程调度的功能：1.记录系统中所有进程的执行情况

2.确定分配处理机的原则（调度算法）

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3.分配处理机给进程

4.回收处理机、进行进程上下文切换

调度算法：1.先来先服务（FCFS）算法

2.最短CPU运行期优先（SCBF）算法

3.最高优先权（HPF）算法

4.时间片轮转（RR）算法

5.多级反馈队列算法

产生死锁原因： 1.竞争资源

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2.进程推进顺序不当

产生死锁的必要条件：

1.互斥条件：进程互斥使用临界资源

2.不剥夺条件：资源只能由占有它的进程释放，不能被其它进程剥夺

3.请求保持条件：进程在申请新资源的同时，保持对某些资源的占有。

4.环路等待条件：存在循环等待链，在链中每个进程在等待它的前一进程所持有的资源。

解决死锁的方法：

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1.预防死锁:限制并发进程对于资源的需求，破坏产生死锁的必要条件。严格限制死锁的发生。

2.避免死锁:在资源的动态分配过程中，采用某种算法防止系统进入不安全状态，避免死锁发生。

3.检测与解除死锁对资源的分配不加限制，系统定时运行“死锁检测”程序，如检测到死锁，设法加以解除。

死锁解除的方法：

(1) 撤消陷于死锁的全部进程。

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(2) 逐个撤消陷于死锁的进程，直到死锁不存在。

(3) 从陷于死锁的进程中逐个强迫放弃所占用的资源，直至死锁消失。

第四章存储器管理

静态重定位：将逻辑地址转换为物理地址的过程，也称为地址变换或地址映射。动态重定位：在作业运行过程中进行地址转换，将程序的地址（逻辑地址）转换为内存的物理地址。进程在内存中的地址是可变的，并可动态申请内存空间。存储管理的基本功能：分配和去配，抽象和影射，隔离和共享，存储扩充。

程序的装入：1、绝对装入方式

:

直接用物理地址编制程序。

2、可重定位装入方式（静态重定位）

重定位——将逻辑地址转换为物理地址的过程，也称为地址变换或地址映射。

3、动态运行时装入方式（动态重定位）

在作业运行过程中进行地址转换，将程序的地址（逻辑地址）转换为内存的物理地址。进程在内存中的地址是可变的，并可动态申请内存空间。

连续分配存储管理方式：

1、固定分区分配

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分区长度和个数将不再变化。建立内存分配表记录分区分配的情况。

2、动态分区分配

根据用户实际需要，动态的分配连续空间。建立已分配分区表及未分配分区表。

回收分区采用拼接技术,紧凑技术

分区分配算法：

1.首次适应算法FF

未分配分区按地址从小到大排列。分配时顺序查找，选择第一个满足要求的分区进行分配。

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2.最差适应算法

按空闲区大小升序排列，分配时顺序查找，选择第一个满足要求的最小分区进行分配。

3.最佳适应算法BF

按空闲区大小升序排列，分配时顺序查找，选择第一个满足要求的最小分区进行分配。

离散分配存储管理方式：

1、页式存储管理

2、段式存储管理

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3、段页式存储管理

实存管理方案的主要问题：

1、要求作业一次装入，造成内存资源的浪费。

2、用户编程的地址空间（逻辑空间）不能超过实际的内存空间，无法运行很大的应用程序。

请求分页式存储管理：

在进程开始运行之前，不是装入全部页面，而是装入一个或零个页面，再根据进程需要，装入其他页面：当内存空间已满，而又需要装入

其他页面时，就需根据某种算法淘汰某个页面，重新装入新的页面